2 实验：探究加速度与力、质量的关系（表格式教学设计）物理人教版2019必修第一册

年级

高一年级

学科

物理

教师

课题

第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系

教学

目标

物理观念

知道加速度与力、质量之间一定存在着定量关系;能根据共点力平衡理解用重力的分力补偿阻力的科学性。

科学思维

经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验;能根据实验数据绘制图像，并依据图像推理加速度与力、质量的关系。

科学探究

会设计实验方案，能向同学论证自己的实验方案;经历实验操作和测量的过程，学会平衡阻力、减小系统误差的操作方法，能正确地收集实验数据。

科学态度

与责任

通过完整的探究过程，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与同学合作的团队精神。

教学

重难点

1.学习用控制变量法探究物理规律(难点)。

2.明确实验原理，能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系(重难点)。

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

教师：进行演示实验:

(1)如图所示，同一小车在不同拉力作用下加速。请同学们观察小车的加速情况，并判断小车加速度的大小。

(2)在小车上放置质量不同的钩码（配重），用相同的悬挂物拖动。请观察小车的加速情况，判断小车加速度的大小。

教师：物体运动的加速度大小可能与什么因素有关呢？

学生：通过实验会发现，加速度大小与物体的质量以及物体所受外力有关。质量相同时，受力越大，加速度越大；受力相同时，质量越小，加速度越大。

教师：针对学生提出的加速度与力、质量有关的结论，进一步提出问题：做自由落体运动的物体其加速度都相同，与质量无关，基于这个事实，

学生思考并回答问题。

学生交流，讨论，猜想。

你还有其他的猜想吗？

学生：物体的加速度有可能是与力和质量的比值有一定的关联。

新课讲授 一、实验思路——控制变量法

教师：经过初步分析我们知道了物体的加速度与物体的质量、所受的力都有关系，那我们应该怎样进行实验探究呢？

学生：采用控制变量法进行实验探究。

1．探究加速度与力的关系

保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系。

2．探究加速度与质量的关系

保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系。

学生思考后回答。

新课讲授 二、物理量的测量

教师：依据实验目的，如果能测量出物体的质量、物体受到的外力，以及物体运动的加速度，那我们就可以进行分析得出结论。那么，可如何得到这些数据呢？

学生：

1．质量的测量：用天平测量。在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量．

2．加速度的测量

(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移x，用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝计算出加速度a。

(2)方法2：由纸带根据公式Δx＝aT2结合逐差法计算出小车的加速度。

(3)方法3：不直接测量加速度，求加速度之比。例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则＝，把加速度的测量转换成位移的测量。

3．力的测量

在阻力得到补偿的情况下，小车受到的拉力等于小车所受的合力。

(1)在槽码的质量比小车的质量小得多时，可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力。

(2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要使槽码的质量远小于小车的质量。

学生分组制订实验方案。

新课讲授 三、实验器材

小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。

新课讲授 四、进行实验(以参考案例1为例)

教师：将学生分为两组，一组完成探究小车的加速度与其受力的关系的实验，另一组完成探究小车的加速度与其质量的关系的实验。教师巡视，并指导学生进行实验。

学生：分为两组进行实验。

1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来．

2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)．

3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在木板上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿木板方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和．

4．把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码．保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力．处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中．

表1　小车质量一定

5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上增减砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中．

表2　小车所受的拉力一定

学生根据实验要求完成实验，并记录实验数据。

新课讲授 五、数据分析

教师：请同学们分别作出a－F图像和a－图像。

学生作出a－F图像和a－图像

，总结归纳。